水土保持耕作保护措施的评价体系
来源： 水土保持生态环境建设网 上传日期:2018-07-24 打印本文章 【字体】 大 中 小郭 蕊 王振颖
摘要：采取保护耕作措施是降低土壤侵蚀、减轻磷养分流失、增加农田土壤持水能力的补救措施。从美国对明尼苏达流域山地和平原地形的保护耕作措施线性回归分析结果表明：坡度为3.45%时，相关系数为0．07，说明缓坡地形采取保护耕作措施作用不显著。采用保护耕作应该在大于6%坡度的农田上进行。采用保护耕作措施不仅仅因为保护土壤，更多的努力在于推进改善水资源质量。此项结论，我们可借鉴。
近年来，耕作保护措施的作用逐步增加，耕地保护体系使土壤表面至少保留30％作物秸秆。保护耕作体系（包括免耕法）被推荐用来控制农业种植区的土壤侵蚀。研究表明与传统耕作方法相比，采用耕作保护措施大大降低了土壤及营养流失。据美国学者Ghidey和Alberts历经12a（1983－1994）研究，在Kingdom市28个自然降雨侵蚀地块，采用保护耕作年土壤表面流失量与传统耕作相比下降了5％，土壤磷流失降低了31％。1981年，Logan和Adams发现耕地保护措施能减少沉淀物和磷流失，有效降低达89％。Angle办等人在黏土地上研究结果显示：免耕和传统耕作相比，玉米地磷的流失量分别为8 g／hm2和 161g／hm2，免耕玉米地磷的流失量明显低于传统耕作。
美国环境保护局和国家污染控制局提出了农业化非点源污染，通过在河流和水溪的水质监测来监控流域发展，并引入水环境容量概念。农田的土壤流失是导致河流和湖水质量恶化的主要污染源之一，水环境容量的评价需要地形、土壤和农业管理指标来识别和判定非点源污染。目前，采取包括流域地形的耕作保护措施方式，已被世界各国所接受。
一般认为，在陡坡地形采取耕地保护措施对减少土壤流失量效果比在平地上采取措施效果要好。因此耕地保护措施应以陡坡地形为主。在平地上采取耕地保护得不到线性相关的环境效益。
为此，我们可借鉴美国明尼苏达州农业科学家P．H．Gowda等人研究水土保持耕作保护措施的评价体系，以完善我国水土保持农耕地保护模式。
1 研究区域
明尼苏达流域面积4654 km2。这一区域近40％为贫瘠的黏土和粗糙的土壤，表面只用瓦片排水系统管理。其地质由冰河时期的沉积物组成，厚度为0－150 m。冰河时期的沉积物主要是冰渍，一种未分类、分层的由黏土泥沙、沙砾及沙砾的混合物。岩床地质由加固度差的白是纪的海洋和大陆页岩组成。明尼苏达河下游流域的土地利用类型主要为农业用地，大约占总土地面积的65％。玉米和大豆是该流域主要的农业作物，占农田面积的95％。
2 研究方法
用1997－05-31卫片解译的明尼苏达流域耕作地图来检验陡坡和平地地形采取耕作保护的效果。借助反射基推理回归模型来鉴别传统的和保护的耕作措施，后者被定义为使耕作后的土地保留土壤表面覆盖的残留物至少为30％。从1997－05－25西贝尔郡84个随机选择的田地，收集残留物表面的实地数据，并与遥感预测的残留表面数据比较，结果77%被正确分类。
由30 m数字高程模型（DEM）获得陡坡地图。通过用Arc／Info在陡坡地图研究该流域陡坡中耕作系统的分布。地图的空间数据库用来决定在不同坡度分类级别的采用保护措施耕地和采用传统耕作措施的百分比来决定农田等级的排列。因而，判定是否是农田就与农田耕作措施组成相关了。从卫片上获得一个1997年的地表地图，通过每一亚流域坡度和采取耕作类型用来决定农田面积。根据坡度等级和亚流域所采取的保护耕作的统计区别，用分析普通线性模型（GLM）和最小显著性差别（LSD）测试来为其评估。在最小显著性差别（LSD）测试中，根据坡度等级采取比率的变化评估跨亚流域适宜比率，同样也可根据亚流域采取比率的变化评估出跨坡度等级的适宜比率。
3 结果和讨论
明尼苏达流域的每一亚流域的总面积、农田百分比、保护耕作措施百分比和农田平均坡度见表1。
表1 明尼苏达流域概况（1）
亚流域名称
S/km2
η/(%)
α/(%)
ξ/(%)
高陆河
625.5
77.5
1.55
32.1a
探洞河
212.2
55.6
2.80
37.8b
Bevens河
340.5
84.6
2.15
38.9b,c
沙河
651.9
63.0
2.53
39.9b,c
奔脉河
1027.4
82.0
1.49
40.7d
Leseuer河
386.1
74.5
2.29
53.6e
l）S为流域面积；η为农田所占比例；α为平均地面坡度（由数字 高程解译）；ξ为保护耕作比例。
各亚流域农田保护耕作和平均坡度之间的关系统计比较，提出它们之间没有显著性关系。统计评估指出在LeSeuer河流域的采取比率（53．6％）明显高于其它亚流域，然而它并木是拥有最高坡度的农田。采取比率第二高的是奔脉河流域和沙河流域，而奔脉河流域是最平的流域，沙河流域是第二陡的流域。探洞河流域最陡的流域适宜率却是倒数第二。适宜率最低的是高陆河亚流域，坡度也相对平缓（坡度1．5％）并且有广阔的地下瓦片排干网络系统。
保护耕作措施采用应该以高坡度地类为最佳减少土壤侵蚀和磷流失为目标。在各个亚流域中，不同坡度等级下农田分布率为：奔脉河为78%，高陆河为79．5％和Bevens河为52．8％。主要农田比例分布在相对平缓的地区（坡度少于2％）。在沙河流域大约 29．7 ％的农田分布在相对陡峭的地带，平均坡度高于4％，而LeSeuer河流域有22．9％的农田在坡度高于4％上。探洞河流域拥有最高比例（33．2％）的农田坡度，远高于4％。
根据流域坡度等级对亚流域上采取保护耕作的统计分析表明，当坡度等级为1％－5％时，是否采取保护耕作没有显著性区别。表明保护耕作应该在大于6％坡度的农田上进行。
4 结 论
采取保护性耕作或采用合理耕作方式，对减少附近溪水的沉积物和农用化学用品沉积相当重要。研究美国明尼苏达州下游流域的耕作保护体系发现，采用保护耕作措施不仅仅因为保护土壤，更多的努力在于推进改善水资源质量。此结论，我们完全可以借鉴。
作者简介：郭 蕊，双学士，现工作于辽宁省水利水电科学研究院，从事地理信息系统专业研究。
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